电源电子设备的电磁兼容探析
摘要:本文全面地论述了电子设备的电磁兼容性问题。比较详细地分析了干扰源、干扰的传递途径,并介绍了有效抑制和防止干扰的各种措施及其原理。
电子设备的广泛应用和发展,使它们在其周围空间产生的电磁场电平不断增加。这说明电子设备不可避免地在电磁环境(EME)中工作。因此,解决电子设备在电磁环境中的适应能力是相当必要和重要的。
1 电磁兼容性(EMC)是指设备(或系统)在其电磁环境中符合要求运行并且对其环境中的任何设备不产生无法忍受的电磁干扰的能力。
EMC的要求有两方面:一是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值(不干扰其它电子产品);二是指器具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性(不被其他电子产品干扰)。电磁兼容性(EMC)是一门关于抗电磁干扰(EMI)影响的科学。控制和消除电磁干扰,使电子设备或系统与其它设备在一起工作时,不引起任何部分的工作性能的恶化或降低,是电磁兼容研究的中心课题。
2 电磁干扰的三个基本要素
电磁干扰(EMI) 是干扰电缆信号并降低信号完好性的电子噪音。
任何一个电磁干扰的发生三个必备条件是:首先应具有干扰源;其次要有传播干扰能量的途径和通道;然后还必须有被干扰对象的响应。在电磁兼容性理论中把被干扰对象统称为敏感设备。因此干扰源、干扰传播途径(或传输通道)和敏感设备称为电磁干扰的三个基本要素。
3 电磁干扰源的分类
电磁干扰是影响电子设备电磁兼容性的主要因素,其分类方法有多种,具体如下:
一般来说电磁干扰源分为两大类:自然干扰源与和人为干扰源。
自然干扰源主要指于大气层的天电噪声、地球外层空间的宇宙噪声。它们是地球电磁环境的基本组成要素,又是对无线电通讯和空间技术造成干扰的干扰源。
人为干扰源是指有机电或其它人工装置产生的电磁能量干扰,其中专门用来发射电磁能量的装置称为有意发射干扰源,如广播、电视、通信、雷达和导航等无线电设备。另一部分是在完成自身功能的同时附带产生电磁能量的发射称为无意发射干扰源,如交通车辆、架空输电线、照明器具、电动机械、家用电器以及工业、医用射频设备等等。
从电磁干扰属性来分,可以分为功能型干扰源和非功能性干扰源。
功能性干扰源系指设备实现功能过程中造成对其他设备的直接干扰;非说功能性干扰源是指用电装置在实现自身功能的同时伴随产生或附加产生的副作用,如开关闭合或切断产生的电弧放电干扰。
从干扰信号的频率范围来分。可以把干扰源分为工频与音频干扰源(50Hz及其谐波)、甚低频干扰源(30Hz以下)、载频干扰源(10kHz~300kHz)、射频及视频干扰源(300kHz)、微波干扰源(300MHz~100GHz)。
从电子设备的内外因素来分,可分为内部干扰和外部干扰。
内部干扰是指电子设备内部各元部件之间的相互干扰,包括以下几种:
工作电源通过线路的分布电容和绝缘电阻产生漏电造成的干扰(与工作频率有关);信号通过地线、电源和传输导线的阻抗互相耦合,或导线之间的互感造成的干扰;设备或系统内部某些元件发热,影响元件本身或其它元件的稳定性造成的干扰;大功率和高电压部件产生的磁场、电场通过耦合影响其它部件造成的干扰。
外部干扰是指电子设备或系统以外的因素对线路、设备或系统的干扰,包括以下几种:
